JPH0997919A - Photoconductive film, manufacture thereof, and photovoltaic element using this film - Google Patents
Photoconductive film, manufacture thereof, and photovoltaic element using this filmInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、光照射によりキ
ャリアが生成される光導電膜及びその製造方法並びにそ
の膜を用いた光起電力素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoconductive film in which carriers are generated by light irradiation, a method for manufacturing the photoconductive film, and a photovoltaic device using the film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の太陽電池を代表とする光起電力素
子は、ガラス基板上に、透明電極、内部にｐｉｎ接合を
有する半導体層、金属電極を積層して形成されている。
そして、半導体層としては、主としてアモルファスシリ
コンまたはその合金で構成されている。2. Description of the Related Art A conventional photovoltaic element, which is typically a solar cell, is formed by laminating a transparent electrode, a semiconductor layer having a pin junction inside, and a metal electrode on a glass substrate.
The semiconductor layer is mainly composed of amorphous silicon or its alloy.
【０００３】しかしながら、アモルファスシリコン系材
料は熱や光照射による劣化により変換効率が低下すると
いう問題がある。そのため変換効率、特に光照射後の変
換効率をより向上させるためには、アモルファスシリコ
ン系以外の材料を適用することが考えられている。However, the amorphous silicon material has a problem that the conversion efficiency is lowered due to deterioration due to heat or light irradiation. Therefore, in order to further improve the conversion efficiency, particularly the conversion efficiency after light irradiation, it is considered to apply a material other than amorphous silicon.
【０００４】アモルファスシリコン系以外の材料で注目
されているものに、ダイヤモンド様炭素膜がある。ダイ
ヤモンド様炭素膜は、ダイヤモンド結合（ｓｐ3結合構
造）及びグラファイト結合（ｓｐ2結合構造）が混在し
た非晶質膜である。A diamond-like carbon film is attracting attention as a material other than the amorphous silicon type. The diamond-like carbon film is an amorphous film in which diamond bonds (sp 3 bond structure) and graphite bonds (sp 2 bond structure) are mixed.
【０００５】このダイヤモンド様炭素膜を光起電力素子
の材料として用いたものには次のようなものがある。光
入射側のｐ層あるいはｎ層として用いたもの（例えば、
特開平１−２１２２４７８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１
／０４参照。）、、また、反射防止膜として用いたもの
（例えば、特公平６−８５４４５号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ
３１／０４参照。）、あるいは、表面保護膜として用
いたもの（例えば、特開昭６３−１７７５７６号 ＩＰ
Ｃ：Ｈ０１Ｌ ３１／０４参照。）、さらには、ｉ層と
ｎ層界面の間のブロッキング層として用いたもの（例え
ば、特開昭６２−１８３５６８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ
３１／０４参照。）があり、変換効率の向上や開放電圧
の向上が報告されている。There are the following materials using this diamond-like carbon film as a material for a photovoltaic element. What is used as the p layer or the n layer on the light incident side (for example,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-212478 IPC: H01L 31
/ 04. ), And one used as an antireflection film (for example, Japanese Examined Patent Publication No. 6-84545 IPC: H01L).
See 31/04. ) Or used as a surface protective film (for example, JP-A-63-177576 IP
C: See H01L 31/04. ), And also used as a blocking layer between the interface between the i-layer and the n-layer (for example, JP 62-183568 IPC: H01L).
See 31/04. ), The improvement of conversion efficiency and the improvement of open circuit voltage are reported.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たダイヤモンド様炭素膜は、その光学ギャップが主とし
て２．０ｅＶ（Ｔａｕｃ ｐｌｏｔ）以上で、かつ低光
吸収のものであり、光入射側のｐ層またはｎ層には用い
ることはできても、ｉ層には用いることはできなかっ
た。このため、従来の装置では、ｉ層としてはアモルフ
ァスシリコンまたはその合金が用いられており、光照射
後、ｉ層の大幅な光劣化のために、変換効率が大幅に低
下するという問題があった。However, the above-described diamond-like carbon film has an optical gap of mainly 2.0 eV (Tauc plot) or more and low light absorption, and is a p-layer or a light-incident side p-layer. Although it could be used for the n layer, it could not be used for the i layer. Therefore, in the conventional device, amorphous silicon or an alloy thereof is used as the i layer, and there is a problem that the conversion efficiency is significantly reduced due to the large photodegradation of the i layer after the light irradiation. .
【０００７】この発明は、上述した従来の問題点を解決
するためになされたものにして、ｉ層として用いること
ができるダイヤモンド様炭素膜からなる光導電膜を提供
し、変換効率、特に光照射後の変換効率が向上する光起
電力素子を提供することをその課題とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and provides a photoconductive film made of a diamond-like carbon film that can be used as an i layer, and the conversion efficiency, particularly light irradiation, is provided. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic device having improved conversion efficiency afterwards.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、光照射によ
りキャリアが生成される光導電膜であって、上記光導電
膜はダイヤモンド結合とグラファイト結合が混在するダ
イヤモンド様炭素膜で形成され、この膜の光感度が３桁
以上であることを特徴とする。The present invention is a photoconductive film in which carriers are generated by light irradiation, wherein the photoconductive film is formed of a diamond-like carbon film in which diamond bonds and graphite bonds are mixed. The photosensitivity of the film is 3 digits or more.
【０００９】ここで、光感度とは、光導電率を暗導電率
で除算したものである。すなわち、光感度＝光導電率／
暗導電率である。The photosensitivity is the photoconductivity divided by the dark conductivity. That is, photosensitivity = photoconductivity /
It is the dark conductivity.
【００１０】また、上記ダイヤモンド様炭素膜の膜中の
水素の割合が５ａｔ％以上８０ａｔ％以下がよい。The proportion of hydrogen in the diamond-like carbon film is preferably 5 at% or more and 80 at% or less.
【００１１】さらに、上記ダイヤモンド様炭素膜におけ
るダイヤモンド結合の占める割合が２０％以上９０％以
下がよい。Further, the proportion of diamond bonds in the diamond-like carbon film is preferably 20% or more and 90% or less.
【００１２】また、この発明の光導電膜の製造方法は、
プラズマＣＶＤ法により、炭化水素ガスを基板温度２５
℃ないし３５０℃、圧力１ないし５０Ｐａの条件で分解
し、光感度が３桁以上のダイヤモンド様炭素膜から成る
光導電膜を形成することを特徴とする。The method of manufacturing a photoconductive film of the present invention is
Hydrocarbon gas is used for the substrate temperature 25 by the plasma CVD method.
It is characterized in that it is decomposed under conditions of ℃ to 350 ℃ and pressure of 1 to 50 Pa to form a photoconductive film composed of a diamond-like carbon film having a photosensitivity of 3 digits or more.
【００１３】更に、この発明にかかる光起電力素子は、
光照射により起電力を発生する光起電力素子であって、
ダイヤモンド結合とグラファイト結合が混在するダイヤ
モンド様炭素膜で形成され、この膜の光感度が３桁以上
の光導電膜を備えたことを特徴とする。Further, the photovoltaic element according to the present invention is
A photovoltaic element that generates an electromotive force by light irradiation,
It is characterized by being provided with a photoconductive film formed of a diamond-like carbon film in which diamond bonds and graphite bonds are mixed, and the photosensitivity of this film is 3 digits or more.
【００１４】また、上記光導電膜を発電層に用いるとよ
い。The photoconductive film may be used as a power generation layer.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】上述したように、従来のダイヤモンド様炭
素膜は、その光学ギャップが主として２．０ｅＶ以上で
ある。これに対して、この発明者等は、鋭意検討した結
果、グロー放電プラズマＣＶＤ法を用いて、０．８〜
４．０ｅＶと幅広い光学ギャップを有するダイヤモンド
様炭素膜を形成することを見い出し、特に１．１〜２．
０ｅＶの範囲で光吸収係数が大きく、且つ光起電力装置
のｉ層として用いるのに十分な光感度（光導電率／暗導
電率）を有する高品質ダイヤモンド様炭素膜を得ること
を確認した。この発明は、この高品質ダイヤモンド様炭
素膜を光導電膜及び光起電力素子のｉ層として用いたも
のである。更に、この発明は、上記光導電膜を形成する
に適した方法を提供するものである。As described above, the conventional diamond-like carbon film mainly has an optical gap of 2.0 eV or more. On the other hand, as a result of diligent study, the inventors of the present invention have found that 0.8 to 0.8
It was found that a diamond-like carbon film having a wide optical gap of 4.0 eV was formed, and particularly 1.1 to 2.
It was confirmed that a high quality diamond-like carbon film having a large light absorption coefficient in the range of 0 eV and having sufficient photosensitivity (photoconductivity / dark conductivity) to be used as an i-layer of a photovoltaic device was obtained. This invention uses this high quality diamond-like carbon film as a photoconductive film and an i layer of a photovoltaic element. Furthermore, the present invention provides a method suitable for forming the photoconductive film.
【００１７】表１及び表２に、この発明の高品質ダイヤ
モンド様炭素膜からなる光導電膜を形成する際の１３．
５６ＭＨｚの高周波電力を用いたグロー放電プラズマＣ
ＶＤ法の形成条件及びそれにより得られた膜特性の一例
を示す。Tables 1 and 2 show the steps in forming the photoconductive film of the high quality diamond-like carbon film of the present invention.
Glow discharge plasma C using high frequency power of 56 MHz
An example of forming conditions of the VD method and film characteristics obtained thereby will be shown.
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】[0019]
【表２】 ここで、α400、α600はそれぞれ、光波長４００ｎｍ、
６００ｎｍでの光吸収係数を表している。[Table 2] Here, α 400 and α 600 are light wavelength 400 nm,
The light absorption coefficient at 600 nm is shown.
【００２０】上記の表１に示した範囲の条件を用いるこ
とにより、光学ギャップが１．１〜２．０ｅＶの範囲で
３桁以上の光感度を有するダイヤモンド様炭素膜を形成
することができ、表２に示すように、光学ギャップ１．
７ｅＶで６桁もの光感度を有する高品質なダイヤモンド
用炭素膜を形成することができた。By using the conditions in the range shown in Table 1 above, it is possible to form a diamond-like carbon film having a photosensitivity of three digits or more in the optical gap range of 1.1 to 2.0 eV, As shown in Table 2, the optical gap 1.
It was possible to form a high quality carbon film for diamond having a photosensitivity of 6 digits at 7 eV.
【００２１】尚、表１の条件よりも基板温度を低くした
場合、またはＲＦパワーを小さくした場合、あるいは圧
力を高くした場合には、暗導電率が高くなり、３桁以上
の光感度を有するダイヤモンド様炭素膜を形成すること
はできなかった。また、これとは逆に、表１の条件より
も基板温度を高くした場合、またはＲＦパワーを大きく
した場合、あるいは圧力を低くした場合には、光導電率
が小さくなるためやはり３桁以上の光感度を有するダイ
ヤモンド様炭素膜は得られなかった。When the substrate temperature is lower than the conditions shown in Table 1, the RF power is low, or the pressure is high, the dark conductivity is high and the photosensitivity is three digits or more. It was not possible to form a diamond-like carbon film. On the contrary, when the substrate temperature is higher than the conditions shown in Table 1, the RF power is increased, or the pressure is decreased, the photoconductivity is decreased, and the photoconductivity is still three digits or more. A photo-sensitive diamond-like carbon film could not be obtained.
【００２２】また、ここでは、原料ガスとしてＣ2Ｈ2を
用いたが、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の炭化水素ガスを用いても
よい。但し、Ｃ2Ｈ2を用いた場合には印加するＲＦパワ
ーは、表１に示すように、０．０６〜０．１Ｗ／ｃｍ2
の範囲でよいが、ＣＨ4を用いる場合には少なくとも１
Ｗ／ｃｍ2以上のＲＦパワーを印加する必要があり、用
いる原料ガスの種類に応じてＲＦパワーを最適に調整す
る必要がある。Although C 2 H 2 is used as the source gas here, a hydrocarbon gas such as CH 4 or C 2 H 4 may be used. However, when C 2 H 2 is used, the applied RF power is 0.06 to 0.1 W / cm 2 as shown in Table 1.
However, when CH 4 is used, at least 1
It is necessary to apply RF power of W / cm 2 or more, and it is necessary to optimally adjust the RF power according to the type of raw material gas used.
【００２３】上述したように、この発明では、高い光吸
収係数及び光感度を有する高品質なダイヤモンド様炭素
膜を形成することができるので、光導電膜として適用が
でき、光起電力素子の発電層（ｉ層）への適用が可能で
ある。As described above, according to the present invention, since a high quality diamond-like carbon film having a high light absorption coefficient and photosensitivity can be formed, it can be applied as a photoconductive film, and power generation of a photovoltaic device can be achieved. It can be applied to a layer (i layer).
【００２４】次に、この発明のダイヤモンド様炭素膜で
構成された光導電膜を光起電力素子のｉ層として用いた
時の第１の実施の形態につき説明する。図１は、この発
明の第１の実施の形態の光起電力素子を示す断面図であ
る。Next, a first embodiment in which the photoconductive film formed of the diamond-like carbon film of the present invention is used as the i layer of the photovoltaic element will be described. FIG. 1 is a sectional view showing a photovoltaic element according to the first embodiment of the present invention.
【００２５】図１に示すように、この発明における光起
電力素子は、ガラス基板１上に膜厚６０００オングスト
ロームのＳｎＯ2からなる透明電極２が設けられ、この
透明電極２上に膜厚１００オングストロームのアモルフ
ァスシリコンカーバイトからなるｐ型層３、膜厚２５０
０オングストロームのダイヤモンド様炭素膜からなるｉ
型層４、膜厚３００オングストロームのアモルファスシ
リコンからなるｎ型層５、銀（Ａｇ）からなる背面電極
６とが順次積層形成されている。そして、光はガラス基
板１側から入射する。As shown in FIG. 1, in the photovoltaic element according to the present invention, a transparent electrode 2 made of SnO 2 having a film thickness of 6000 Å is provided on a glass substrate 1, and a film thickness of 100 Å is provided on the transparent electrode 2. P-type layer 3 made of amorphous silicon carbide, with a film thickness of 250
I consisting of 0 Å diamond-like carbon film
A mold layer 4, an n-type layer 5 made of amorphous silicon having a film thickness of 300 Å, and a back electrode 6 made of silver (Ag) are sequentially laminated. Then, the light enters from the glass substrate 1 side.
【００２６】ｐ型層３、ダイヤモンド様炭素膜からなる
ｉ型層４、ｎ型層５はそれぞれグロー放電プラズマＣＶ
Ｄ法で形成した。ｐ型層３、ｎ型層５の形成条件を表３
に示す。The p-type layer 3, the i-type layer 4 made of a diamond-like carbon film, and the n-type layer 5 are glow discharge plasma CV, respectively.
It was formed by the D method. Table 3 shows the formation conditions of the p-type layer 3 and the n-type layer 5.
Shown in
【００２７】[0027]
【表３】 [Table 3]
【００２８】ダイヤモンド様炭素膜中の水素量は、上記
した表１のすべてのパラメータに依存するが、この実施
の形態においては、特に基板温度に強く依存し、基板温
度が高くなるほど膜中水素量が減少した。The amount of hydrogen in the diamond-like carbon film depends on all the parameters shown in Table 1 above, but in this embodiment, the amount of hydrogen in the film strongly depends on the substrate temperature. Has decreased.
【００２９】そこで、Ｃ2Ｈ2：２０ＳＣＣＭ、圧力：
３．３Ｐａ及びＲＦパワー：０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で
基板温度を２５℃〜３５０℃迄変化させ、異なる膜中水
素量のダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層５に用いた複
数の光起電力素子を作成し、その光照射後の光電変換効
率を調べた結果を表４に示す。尚、膜中水素量はＳＩＭ
Ｓにより測定した。Therefore, C 2 H 2 : 20 SCCM, pressure:
3.3 Pa and RF power: A plurality of lights using a diamond-like carbon film having different amounts of hydrogen in the film as the i-type layer 5 while changing the substrate temperature from 25 ° C. to 350 ° C. under the conditions of 0.1 W / cm 2. Table 4 shows the results of examining the photoelectric conversion efficiency of the electromotive force device after light irradiation. The amount of hydrogen in the film is SIM
Measured by S.
【００３０】[0030]
【表４】 [Table 4]
【００３１】表４から明らかなように、ｉ型層の膜中水
素量が５ａｔ％以上８０ａｔ％以下の範囲で光起電力素
子として機能し、特にｉ型層の膜中水素量が１０ａｔ％
以上７０ａｔ％以下の場合には、良好な変換効率が得ら
れた。尚、ｉ型層の膜中水素量が５ａｔ％未満及び８０
ａｔ％より多い場合には、光起電力素子として機能せ
ず、光照射前の変換効率が略０であった。As is clear from Table 4, when the amount of hydrogen in the i-type layer is 5 at% or more and 80 at% or less, it functions as a photovoltaic element, and particularly the amount of hydrogen in the i-type layer is 10 at%.
In the case of 70 at% or less, good conversion efficiency was obtained. The hydrogen content in the i-type layer was less than 5 at% and 80% or less.
When it was more than at%, it did not function as a photovoltaic element and the conversion efficiency before light irradiation was substantially zero.
【００３２】次に、Ｃ2Ｈ2：２０ＳＣＣＭ、ＲＦパワ
ー：０．６Ｗ／ｃｍ2及び基板温度１９５℃の条件で、
圧力を１Ｐａから５０Ｐａ迄変化させてダイヤモンド様
炭素膜におけるダイヤモンド結合（ｓｐ3結合構造）の
占める割合を変化させた。そして、ｓｐ3結合構造の占
める割合の異なるダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層５
に用いた複数の光起電力素子を作成し、その光照射後の
光電変換効率を調べた結果を表５に示す。尚、ｓｐ3結
合構造はＥＳＣＡにより測定した。また、ここでいうｓ
ｐ3結合とは、Ｃのみによるｓｐ3結合、ＣとＨからなる
ｓｐ3結合の和であり、そして、ｓｐ3結合の占める割合
は、ｓｐ3結合／（ｓｐ2結合＋ｓｐ3結合）から計算し
ている。Next, under the conditions of C 2 H 2 : 20 SCCM, RF power: 0.6 W / cm 2 and substrate temperature of 195 ° C.
The pressure was changed from 1 Pa to 50 Pa to change the proportion of diamond bonds (sp 3 bond structure) in the diamond-like carbon film. Then, a diamond-like carbon film having a different ratio of sp 3 bond structure is formed on the i-type layer 5.
Table 5 shows the results of examining the photoelectric conversion efficiency after irradiation of the plurality of photovoltaic elements used for the above. The sp 3 bond structure was measured by ESCA. Also, s here
p 3 binding and is, only by sp 3 bond C, the sum of sp 3 bonds consisting of C and H, and the proportion of sp 3 bonds, sp 3 bond / (sp 2 bonds + sp 3 bond) calculated from are doing.
【００３３】[0033]
【表５】 [Table 5]
【００３４】なお、ｓｐ3結合量が９０％を越えるダイ
ヤモンド様炭素膜は、この実施の形態で得られなかっ
た。A diamond-like carbon film having an sp 3 bond content of more than 90% was not obtained in this embodiment.
【００３５】表５から明らかなように、ｓｐ3結合量が
２０％以上９０％以下のダイヤモンド様炭素膜をｉ型層
に用いた場合には、良好な変換効率が得られた。As is clear from Table 5, when a diamond-like carbon film having a sp 3 bond content of 20% or more and 90% or less was used for the i-type layer, good conversion efficiency was obtained.
【００３６】続いて、基板温度、ＲＦパワー等を変化さ
せてダイヤモンド様炭素膜における光感度を変化させ
た。そして、光感度の異なるダイヤモンド様炭素膜を上
記ｉ型層５に用いた複数の光起電力素子を作成し、その
光照射後の光電変換効率を調べた結果を表６に示す。Subsequently, the substrate temperature, the RF power, etc. were changed to change the photosensitivity of the diamond-like carbon film. Then, a plurality of photovoltaic elements using diamond-like carbon films having different photosensitivities for the i-type layer 5 were prepared, and the photoelectric conversion efficiency after light irradiation was examined, and the results are shown in Table 6.
【００３７】[0037]
【表６】 [Table 6]
【００３８】表６から明らかなように、光感度が３桁以
上のダイヤモンド様炭素膜をｉ型層に用いた場合には、
良好な変換効率が得られた。As is clear from Table 6, when a diamond-like carbon film having a photosensitivity of 3 digits or more is used for the i-type layer,
Good conversion efficiency was obtained.
【００３９】尚、光感度は膜中水素量及びｓｐ3結合量
と密接に関連しており、膜中水素量を少なくする、ある
いはｓｐ3結合量多くすると、光感度は大きくなる傾向
があった。The photosensitivity is closely related to the amount of hydrogen in the film and the amount of sp 3 bonds. When the amount of hydrogen in the film is reduced or the amount of sp 3 bonds is increased, the photosensitivity tends to increase. .
【００４０】次に、ダイヤモンド様炭素膜をｐｉｎ層に
用いた光起電力素子の実施の形態につき説明する。図２
は、この発明の第２の実施の形態の光起電力素子を示す
断面図である。Next, an embodiment of a photovoltaic element using a diamond-like carbon film as a pin layer will be described. FIG.
[FIG. 6] is a sectional view showing a photovoltaic element according to a second embodiment of the present invention.
【００４１】図２に示すように、図１の実施の形態と同
様に、ガラス基板１上に膜厚６０００オングストローム
のＳｎＯ2からなる透明電極２が設けられ、この透明電
極２上に膜厚８０オングストロームのｐ型ダイヤモンド
様炭素膜７、膜厚２５００オングストロームのｉ型ダイ
ヤモンド様炭素膜８、膜厚２００オングストロームのｎ
型ダイヤモンド炭素膜９、銀（Ａｇ）からなる背面電極
６とが順次積層形成されている。そして、光はガラス基
板１側から入射する。As shown in FIG. 2, as in the embodiment of FIG. 1, a transparent electrode 2 made of SnO 2 having a film thickness of 6000 angstroms is provided on a glass substrate 1, and a film thickness of 80 is formed on the transparent electrode 2. Angstrom p-type diamond-like carbon film 7, 2500 angstrom i-type diamond-like carbon film 8, and 200 angstrom film thickness n
The diamond diamond carbon film 9 and the back electrode 6 made of silver (Ag) are sequentially laminated. Then, the light enters from the glass substrate 1 side.
【００４２】ｐ型ダイヤモンド様炭素膜７、ｉ型ダイヤ
モンド様炭素膜８、ｎ型ダイヤモンド様炭素膜９は各々
異なる形成条件でグロー放電プラズマＣＶＤ法で作製し
たが、すべて図１の実施の形態と同様、表１に示す形成
条件の範囲内で作成した。The p-type diamond-like carbon film 7, the i-type diamond-like carbon film 8 and the n-type diamond-like carbon film 9 were formed by glow discharge plasma CVD under different forming conditions. Similarly, it was created within the range of the forming conditions shown in Table 1.
【００４３】この第２の実施の形態では、ｉ型層へのダ
イヤモンド様炭素膜適用による光劣化の低減等の効果に
加えて、ｐ型、ｎ型ダイヤモンド様炭素膜適用による短
絡電流向上、光劣化低減等の効果によって、光照射後の
変換効率が図１に示した第１の実施の形態よりも更に向
上し、最高９．７％にまで向上した。In the second embodiment, in addition to the effect of reducing photo-deterioration by applying the diamond-like carbon film to the i-type layer, the short-circuit current is improved and the light is improved by applying the p-type and n-type diamond-like carbon films. Due to the effects of reduction of deterioration and the like, the conversion efficiency after light irradiation is further improved as compared with the first embodiment shown in FIG. 1, and is improved to a maximum of 9.7%.
【００４４】上記した実施の形態では、ダイヤモンド様
炭素膜を、ｉ層またはｐｉｎの各層に用いているが、こ
の発明における光感度が３桁以上ある光導電膜は、ｐｉ
ｎ層をアモルファスシリコンで形成した際のｐ／ｉ界面
もしくはｉ／ｎ界面のバッファ層として用いることがで
きる。これら界面に非晶質シリコンからなるｉ層とｐ層
もしくはｎ層との中間の光学ギャップを持つこの発明の
ダイヤモンド様炭素膜からなる光導電膜をバッファ層と
して介在させることで、急激な光学ギャップの変化がな
くなり、界面特性の向上が図られ、変換効率を向上させ
ることができる。In the above-mentioned embodiment, the diamond-like carbon film is used for each of the i-layer and the pin, but the photoconductive film having a photosensitivity of 3 digits or more in the present invention is pi.
It can be used as a buffer layer at the p / i interface or the i / n interface when the n layer is formed of amorphous silicon. By interposing a photoconductive film made of the diamond-like carbon film of the present invention having an optical gap intermediate between the i layer and the p layer or the n layer made of amorphous silicon as a buffer layer at these interfaces, a sharp optical gap is formed. , The interface characteristics are improved, and the conversion efficiency can be improved.
【００４５】また、上記した実施の形態では、この発明
の光導電膜を光起電力素子のｉ層に用いた例につき説明
したが、これ以外に、感光体の電荷発生層として用いる
ことができる。Further, in the above-mentioned embodiment, an example in which the photoconductive film of the present invention is used for the i layer of the photovoltaic element has been described, but other than this, it can be used as the charge generation layer of the photoconductor. .
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ダイヤモンド様炭素膜を光導電膜として用いること
ができ、このダイヤモンド様炭素膜をｉ層に用いた光起
電力素子を提供することができる。As described above, according to the present invention, a diamond-like carbon film can be used as a photoconductive film, and a photovoltaic element using this diamond-like carbon film as an i layer is provided. You can
【図１】この発明の第１の実施の形態の光起電力素子を
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a photovoltaic element according to a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の第２の実施の形態の光起電力素子を
示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a photovoltaic element according to a second embodiment of the present invention.
１ ガラス基板 ２ 透明電極 ３ ｐ型層 ４ ｉ型層（ダイヤモンド様炭素膜） ５ ｎ型層 ６ 背面電極 1 glass substrate 2 transparent electrode 3 p-type layer 4 i-type layer (diamond-like carbon film) 5 n-type layer 6 back electrode
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成８年９月１３日[Submission date] September 13, 1996
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００５[Correction target item name] 0005
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００５】このダイヤモンド様炭素膜を光起電力素子
の材料として用いたものには次のようなものがある。光
入射側のｐ層あるいはｎ層として用いたもの（例えば、
特開平１−２１２４７８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１／
０４参照。）、また、反射防止膜として用いたもの（例
えば、特公平６−８５４４５号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ３１
／０４参照。）、あるいは、表面保護膜として用いたも
の（例えば、特開昭６３−１７７５７６号 ＩＰＣ：Ｈ
０１Ｌ ３１／０４参照。）、更には、ｉ層とｎ層界面
の間のブロッキング層として用いたもの（例えば、特開
昭６２−１８３５６８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１／０
４参照。）があり、変換効率の向上や開放電圧の向上が
報告されている。There are the following materials using this diamond-like carbon film as a material for a photovoltaic element. What is used as the p layer or the n layer on the light incident side (for example,
JP-A 1-212478 IPC: H01L 31 /
See 04. ), And that used as an antireflection film (for example, Japanese Examined Patent Publication No. 6-85445 IPC: H01L31).
/ 04. ), Or one used as a surface protective film (for example, JP-A-63-177576, IPC: H).
See 01L 31/04. ), And further used as a blocking layer between the interface between the i layer and the n layer (for example, JP 62-183568 IPC: H01L 31/0).
See 4. ), The improvement of conversion efficiency and the improvement of open circuit voltage are reported.
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２２[Correction target item name] 0022
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００２２】また、ここでは、原料ガスとしてＣ2Ｈ2を
用いたが、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の炭化水素ガスを用いても
よい。但し、Ｃ2Ｈ2を用いた場合には印加するＲＦパワ
ーは、表１に示すように、０．０６〜１Ｗ／ｃｍ2の範
囲でよいが、ＣＨ4を用いる場合には少なくとも１Ｗ／
ｃｍ2以上のＲＦパワーを印加する必要があり、用いる
原料ガスの種類に応じてＲＦパワーを最適に調整する必
要がある。Although C 2 H 2 is used as the source gas here, a hydrocarbon gas such as CH 4 or C 2 H 4 may be used. However, when C 2 H 2 is used, the applied RF power may be in the range of 0.06 to 1 W / cm 2 as shown in Table 1, but when CH 4 is used, it is at least 1 W / cm 2.
It is necessary to apply RF power of cm 2 or more, and it is necessary to optimally adjust the RF power according to the type of raw material gas used.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２９[Name of item to be corrected] 0029
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００２９】そこで、Ｃ2Ｈ2：２０ＳＣＣＭ、圧力：
３．３Ｐａ及びＲＦパワー：０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で
基板温度を２５℃〜３５０℃迄変化させ、異なる膜中水
素量のダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層４に用いた複
数の光起電力素子を作成し、その光照射後の光電変換効
率を調べた結果を表４に示す。尚、膜中水素量はＳＩＭ
Ｓにより測定した。Therefore, C 2 H 2 : 20 SCCM, pressure:
3.3 Pa and RF power: A plurality of lights using a diamond-like carbon film having different amounts of hydrogen in the film as the i-type layer 4 while changing the substrate temperature from 25 ° C. to 350 ° C. under the conditions of 0.1 W / cm 2. Table 4 shows the results of examining the photoelectric conversion efficiency of the electromotive force device after light irradiation. The amount of hydrogen in the film is SIM
Measured by S.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３６[Correction target item name] 0036
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００３６】続いて、基板温度、ＲＦパワー等を変化さ
せてダイヤモンド様炭素膜における光感度を変化させ
た。そして、光感度の異なるダイヤモンド様炭素膜を上
記ｉ型層４に用いた複数の光起電力素子を作成し、その
光照射後の光電変換効率を調べた結果を表６に示す。Subsequently, the substrate temperature, the RF power, etc. were changed to change the photosensitivity of the diamond-like carbon film. Then, a plurality of photovoltaic elements using the diamond-like carbon film having different photosensitivity for the i-type layer 4 were prepared, and the photoelectric conversion efficiency after light irradiation was examined, and the results are shown in Table 6.
Claims (6)
電膜であって、上記光導電膜はダイヤモンド結合とグラ
ファイト結合が混在するダイヤモンド様炭素膜で形成さ
れ、この膜の光感度が３桁以上であることを特徴とする
光導電膜。1. A photoconductive film in which carriers are generated by light irradiation, wherein the photoconductive film is formed of a diamond-like carbon film in which diamond bonds and graphite bonds are mixed, and the photosensitivity of the film is 3 digits or more. The photoconductive film according to claim 1.
の割合が５ａｔ％以上８０ａｔ％以下であることを特徴
とする請求項１に記載の光導電膜。2. The photoconductive film according to claim 1, wherein a proportion of hydrogen in the diamond-like carbon film is 5 at% or more and 80 at% or less.
ヤモンド結合の占める割合が２０％以上９０％以下であ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の光導電
膜。3. The photoconductive film according to claim 1, wherein a proportion of diamond bonds in the diamond-like carbon film is 20% or more and 90% or less.
を基板温度２５℃ないし３５０℃、圧力１ないし５０Ｐ
ａの条件で分解し、光感度が３桁以上のダイヤモンド様
炭素膜から成る光導電膜を形成することを特徴とする光
導電膜の製造方法。4. A hydrocarbon gas is produced by plasma CVD at a substrate temperature of 25 ° C. to 350 ° C. and a pressure of 1 to 50 P.
A method for producing a photoconductive film, which comprises decomposing under the condition of a and forming a photoconductive film made of a diamond-like carbon film having a photosensitivity of 3 digits or more.
素子であって、請求項１ないし３のいずれかに記載の光
導電膜を用いたことを特徴とする光起電力素子。5. A photovoltaic element which generates an electromotive force by irradiation with light, wherein the photovoltaic element according to claim 1 is used.
を特徴とする請求項５に記載の光起電力素子。6. The photovoltaic element according to claim 5, wherein the photoconductive film is provided as a power generation layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7254038A JPH0997919A (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Photoconductive film, manufacture thereof, and photovoltaic element using this film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7254038A JPH0997919A (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Photoconductive film, manufacture thereof, and photovoltaic element using this film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997919A true JPH0997919A (en) | 1997-04-08 |
Family
ID=17259381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7254038A Pending JPH0997919A (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Photoconductive film, manufacture thereof, and photovoltaic element using this film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0997919A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033497A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Nihon University | Solar cell and panel thereof |
| US7745831B2 (en) | 2006-08-14 | 2010-06-29 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
-
1995
- 1995-09-29 JP JP7254038A patent/JPH0997919A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033497A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Nihon University | Solar cell and panel thereof |
| US7745831B2 (en) | 2006-08-14 | 2010-06-29 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
| US7951642B2 (en) | 2006-08-14 | 2011-05-31 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
| US8227812B2 (en) | 2006-08-14 | 2012-07-24 | Ritedia Corporation | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
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